Modulation des Funktionszustands von Membranproteinen - dynamische Assoziation und Dissoziation

• Antragsteller: Professor Dr. Holger Gohlke
• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572719523

Wir untersuchen, wie dynamische Assoziation und Dissoziation den funktionalen Zustand von Membranproteinen beeinflussen, während ihre molekulare Identität erhalten bleibt. Dies wird auf atomistischer Ebene für zwei Systeme untersucht: A) Komponenten der Ethylenwahrnehmung in Pflanzen und B) das Typ-1-Sekretionssystem (T1SS) für Hämolysin A (HlyA). Für beide Systeme sind derzeit entweder keine oder nur statische Daten auf atomarer Ebene verfügbar, was sie zu prototypischen Beispielen für Membranproteinsysteme macht, bei denen die Konformationsdynamik und die funktionellen Übergänge nur unzureichend verstanden sind. Daher werden wir die computergestützte Modellierung in Kombination mit experimentellen Plattformen mit hohem Datengehalt zur strukturellen Validierung und zur Erzeugung von Beschränkungen für die Modellierung einsetzen. Für System A umfassen unsere früheren Arbeiten die Validierung eines ab initio Dimer-Modells der ETR1-Transmembrandomäne (TMD), die Charakterisierung ihres Cu(I)-aktiven Zentrums und die Identifizierung eines Kupfertransfermechanismus. Im laufenden Projekt werden wir die ETR1-Metallbindungsstelle in Gegenwart von (inversen) Agonisten und Antagonisten charakterisieren, die strukturelle Dynamik von apo-, ethylen- und 1-MCP-gebundener ETR1-TMD analysieren und Domänen-Domänen-Interaktionen bei der Rezeptor-Clusterbildung untersuchen. Für das System B haben wir zuvor die Domänendynamik und die Mechanismen der Toxinrekrutierung im HlyA-T1SS auf der Grundlage struktureller Einblicke in den inneren Membrankomplex aufgezeigt. Wir wollen nun die Auswirkungen der Oligomerisierung und der Substratinteraktion auf die Kooperativität, den strukturellen Aufbau und den Substrattransport im T1SS untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen